多足爬壁机器人作为移动机器人的一个分支,以其独特的运动方式和不同环境的适应性,一直以来都受到国内外研究学者的关注。近些年多足爬壁机器人依靠其优秀的壁面适应性和运动灵活性从军事运用领域逐渐转向工业运用领域。但是其复杂的腿部结构和腿部运动所导致的控制难度成为广泛应用的一大障碍。为了满足一些特殊工业领域对多足爬壁机器人运行的水平姿态要求,本文设计了一种拥有三关节回转伸缩机械腿的新型爬壁机器人,可以保持运动过程中机器人机体平面相对支撑腿接触面的水平姿态。主要内容如下:首先,本文介绍了国内外多足爬壁机器人的发展现状,并介绍了几款代表当今爬壁机器人最高水平的机器人产品。然后论述了爬行机器人在不同结构选择上的优劣差异。基于多足爬行动物的运动机理,参考已有的仿生壁虎类爬壁机器人设计了一种结构简单,可以实现更大空间越障动作的腿部结构,并应用三维实体设计软件Solidworks进行三维模型搭建。其次,运用D-H法推导出多足机器人腿部运动学方程并进行相应运动学分析,得到机器人腿部末端与机器人的各个关节之间运动的关系。比较不同动物的行走方式和迈步原理,规划多足机器人最佳步态顺序。在满足多足机器人最大稳定裕度的前提下,运用插值法计算关节转动角度,设计出合理的运动步态方式。再采用拉格朗日动力学方程对腿部摆动状态进行动力学分析,得到了平面状态和壁面状态下腿部各关节所需驱动力矩随时间变换关系。最后,在仿真软件ADAMS环境下完成仿真。仿真结果表明理论分析与预期实况相符合,验证了设计的多足爬壁机器人结构的合理性和步态规划的可行性,为后续控制的研究和结构优化的设计提供了可靠的理论指导和数据支持。